Corantes ácidos, corantes diretos e corantes reativos são todos corantes solúveis em água. A produção em 2001 foi de 30.000 toneladas, 20.000 toneladas e 45.000 toneladas, respectivamente. No entanto, durante muito tempo, as empresas de corantes do meu país prestaram mais atenção ao desenvolvimento e investigação de novos corantes estruturais, enquanto a investigação sobre o pós-processamento de corantes tem sido relativamente fraca. Os reagentes de padronização comumente usados ​​para corantes solúveis em água incluem sulfato de sódio (sulfato de sódio), dextrina, derivados de amido, sacarose, uréia, sulfonato de naftaleno formaldeído, etc. mas eles não podem atender às necessidades dos diferentes processos de impressão e tingimento na indústria de impressão e tingimento. Embora os diluentes de corantes acima mencionados tenham um custo relativamente baixo, eles apresentam baixa molhabilidade e solubilidade em água, dificultando a adaptação às necessidades do mercado internacional e só podem ser exportados como corantes originais. Portanto, na comercialização de corantes solúveis em água, a molhabilidade e a solubilidade em água dos corantes são questões que precisam ser resolvidas com urgência, e os aditivos correspondentes devem ser invocados.

Tratamento de molhabilidade do corante
Em termos gerais, umedecer é a substituição de um fluido (deveria ser um gás) na superfície por outro fluido. Especificamente, a interface pó ou granular deve ser uma interface gás/sólido, e o processo de umedecimento ocorre quando o líquido (água) substitui o gás na superfície das partículas. Pode-se observar que a umectação é um processo físico entre substâncias na superfície. No pós-tratamento com tintura, a umectação geralmente desempenha um papel importante. Geralmente, o corante é processado em estado sólido, como pó ou grânulo, que precisa ser umedecido durante o uso. Portanto, a molhabilidade do corante afetará diretamente o efeito da aplicação. Por exemplo, durante o processo de dissolução, o corante é difícil de molhar e é indesejável flutuar na água. Com a melhoria contínua dos requisitos de qualidade dos corantes atualmente, o desempenho de umedecimento tornou-se um dos indicadores para medir a qualidade dos corantes. A energia superficial da água é de 72,75mN/m a 20°C, que diminui com o aumento da temperatura, enquanto a energia superficial dos sólidos permanece basicamente inalterada, geralmente abaixo de 100mN/m. Normalmente, os metais e seus óxidos, sais inorgânicos, etc. são fáceis de molhar. Molhado, chamado de alta energia superficial. A energia superficial de produtos orgânicos sólidos e polímeros é comparável à de líquidos em geral, que é chamada de baixa energia superficial, mas muda com o tamanho da partícula sólida e o grau de porosidade. Quanto menor o tamanho da partícula, maior o grau de formação porosa, e quanto maior a energia da superfície, o tamanho depende do substrato. Portanto, o tamanho das partículas do corante deve ser pequeno. Depois que o corante é processado por processamento comercial, como salga e moagem em diferentes meios, o tamanho das partículas do corante torna-se mais fino, a cristalinidade é reduzida e a fase cristalina muda, o que melhora a energia superficial do corante e facilita a umectação.

Tratamento de solubilidade de corantes ácidos
Com o uso de pequenas proporções de banho e tecnologia de tingimento contínuo, o grau de automação na impressão e tingimento tem sido continuamente melhorado. O surgimento de cargas e pastas automáticas e a introdução de corantes líquidos exigem a preparação de licores corantes e pastas de impressão de alta concentração e alta estabilidade. No entanto, a solubilidade de corantes ácidos, reativos e diretos em corantes domésticos é de apenas cerca de 100g/L, especialmente para corantes ácidos. Algumas variedades têm apenas cerca de 20g/L. A solubilidade do corante está relacionada com a estrutura molecular do corante. Quanto maior o peso molecular e menos grupos de ácido sulfônico, menor a solubilidade; caso contrário, maior. Além disso, o processamento comercial dos corantes é extremamente importante, incluindo o método de cristalização do corante, o grau de moagem, o tamanho das partículas, a adição de aditivos, etc., que afetarão a solubilidade do corante. Quanto mais fácil for a ionização do corante, maior será sua solubilidade em água. Porém, a comercialização e padronização de corantes tradicionais baseiam-se em uma grande quantidade de eletrólitos, como sulfato de sódio e sal. Uma grande quantidade de Na+ em água reduz a solubilidade do corante em água. Portanto, para melhorar a solubilidade dos corantes solúveis em água, primeiro não adicione eletrólito aos corantes comerciais.

Aditivos e solubilidade
⑴ Composto de álcool e cosolvente de ureia
Como os corantes solúveis em água contêm um certo número de grupos de ácido sulfônico e grupos de ácido carboxílico, as partículas do corante são facilmente dissociadas em solução aquosa e carregam uma certa quantidade de carga negativa. Quando o co-solvente contendo o grupo formador de ligações de hidrogênio é adicionado, uma camada protetora de íons hidratados é formada na superfície dos íons corantes, o que promove a ionização e dissolução das moléculas do corante para melhorar a solubilidade. Polióis como éter dietilenoglicol, tiodietanol, polietilenoglicol, etc. são geralmente usados ​​​​como solventes auxiliares para corantes solúveis em água. Por poderem formar uma ligação de hidrogênio com o corante, a superfície do íon corante forma uma camada protetora de íons hidratados, que evita a agregação e interação intermolecular das moléculas do corante e promove a ionização e dissociação do corante.
⑵Tensoativo não iônico
Adicionar um certo surfactante não iônico ao corante pode enfraquecer a força de ligação entre as moléculas do corante e entre as moléculas, acelerar a ionização e fazer com que as moléculas do corante formem micelas em água, que tem boa dispersibilidade. Os corantes polares formam micelas. As moléculas solubilizantes formam uma rede de compatibilização entre as moléculas para melhorar a solubilidade, como éter ou éster de polioxietileno. Contudo, se a molécula do co-solvente não possuir um grupo hidrofóbico forte, o efeito de dispersão e solubilização na micela formada pelo corante será fraco e a solubilidade não aumentará significativamente. Portanto, tente escolher solventes que contenham anéis aromáticos que possam formar ligações hidrofóbicas com corantes. Por exemplo, éter alquilfenol polioxietileno, emulsionante éster polioxietileno sorbitano e outros, tais como éter polialquilfenol polioxietileno.
⑶ dispersante lignossulfonato
o dispersante tem grande influência na solubilidade do corante. A escolha de um bom dispersante de acordo com a estrutura do corante ajudará muito a melhorar a solubilidade do corante. Em corantes solúveis em água, desempenha um certo papel na prevenção da adsorção mútua (força de van der Waals) e agregação entre as moléculas do corante. O lignossulfonato é o dispersante mais eficaz e há pesquisas sobre isso na China.
A estrutura molecular dos corantes dispersos não contém grupos hidrofílicos fortes, mas apenas grupos fracamente polares, por isso tem apenas hidrofilicidade fraca e a solubilidade real é muito pequena. A maioria dos corantes dispersos só pode se dissolver em água a 25°C. 1~10mg/L.
A solubilidade dos corantes dispersos está relacionada aos seguintes fatores:
Estrutura Molecular
“A solubilidade dos corantes dispersos em água aumenta à medida que a parte hidrofóbica da molécula do corante diminui e a parte hidrofílica (a qualidade e quantidade dos grupos polares) aumenta. Ou seja, a solubilidade de corantes com massa molecular relativa relativamente pequena e grupos polares mais fracos, como -OH e -NH2, será maior. Corantes com maior massa molecular relativa e menos grupos fracamente polares têm solubilidade relativamente baixa. Por exemplo, Disperse Red (I), seu M = 321, a solubilidade é inferior a 0,1 mg/L a 25 ℃ e a solubilidade é 1,2 mg/L a 80 ℃. Disperse Red (II), M = 352, solubilidade a 25 ℃ é 7,1 mg/L e solubilidade a 80 ℃ é 240 mg/L.
Dispersante
Nos corantes dispersos em pó, o teor de corantes puros é geralmente de 40% a 60%, e o restante são dispersantes, agentes à prova de poeira, agentes protetores, sulfato de sódio, etc.
O dispersante (agente de difusão) pode revestir os finos grãos de cristal do corante em partículas coloidais hidrofílicas e dispersá-los de forma estável em água. Após a concentração crítica de micelas ser excedida, também serão formadas micelas, o que reduzirá parte dos minúsculos grãos de cristal do corante. Dissolvido em micelas, ocorre o chamado fenômeno de “solubilização”, aumentando assim a solubilidade do corante. Além disso, quanto melhor for a qualidade do dispersante e quanto maior for a concentração, maior será o efeito de solubilização e solubilização.
Deve-se notar que o efeito de solubilização do dispersante em corantes dispersos de diferentes estruturas é diferente, e a diferença é muito grande; o efeito de solubilização do dispersante nos corantes dispersos diminui com o aumento da temperatura da água, que é exatamente o mesmo que o efeito da temperatura da água nos corantes dispersos. O efeito da solubilidade é oposto.
Depois que as partículas de cristal hidrofóbicas do corante disperso e do dispersante formarem partículas coloidais hidrofílicas, sua estabilidade de dispersão será significativamente melhorada. Além disso, essas partículas coloidais de corante desempenham o papel de “fornecer” corantes durante o processo de tingimento. Porque depois que as moléculas do corante no estado dissolvido são absorvidas pela fibra, o corante “armazenado” nas partículas coloidais será liberado a tempo de manter o equilíbrio de dissolução do corante.
O estado do corante disperso na dispersão
Molécula 1-dispersante
Cristalito de 2 corantes (solubilização)
Micela 3-dispersante
Molécula única de 4 corantes (dissolvida)
5-Grão corante
Base lipofílica 6-dispersante
Base hidrofílica 7 dispersante
Íon 8-sódio (Na+)
9 agregados de cristalitos corantes
No entanto, se a “coesão” entre o corante e o dispersante for muito grande, a “oferta” da molécula única do corante ficará para trás ou o fenômeno de “oferta excede a demanda”. Portanto, reduzirá diretamente a taxa de tingimento e equilibrará a porcentagem de tingimento, resultando em tingimento lento e cor clara.
Percebe-se que na seleção e utilização de dispersantes, não só a estabilidade de dispersão do corante deve ser considerada, mas também a influência na cor do corante.
(3) Temperatura da solução de tingimento
A solubilidade dos corantes dispersos em água aumenta com o aumento da temperatura da água. Por exemplo, a solubilidade do Disperse Yellow em água a 80°C é 18 vezes maior que a 25°C. A solubilidade do Disperse Red em água a 80°C é 33 vezes maior que a 25°C. A solubilidade do Disperse Blue em água a 80°C é 37 vezes maior que a 25°C. Se a temperatura da água exceder 100°C, a solubilidade dos corantes dispersos aumentará ainda mais.
Aqui vai um lembrete especial: esta propriedade dissolvente dos corantes dispersos trará perigos ocultos às aplicações práticas. Por exemplo, quando o licor corante é aquecido de forma desigual, o licor corante com alta temperatura flui para o local onde a temperatura é baixa. À medida que a temperatura da água diminui, o licor corante fica supersaturado e o corante dissolvido precipitará, causando o crescimento de grãos de cristal do corante e a diminuição da solubilidade. , Resultando em absorção reduzida de corante.
(quatro) forma de cristal corante
Alguns corantes dispersos apresentam o fenômeno do “isomorfismo”. Ou seja, o mesmo corante disperso, devido às diferentes tecnologias de dispersão no processo de fabricação, formará diversas formas cristalinas, como agulhas, bastões, flocos, grânulos e blocos. No processo de aplicação, especialmente ao tingir a 130°C, a forma de cristal mais instável mudará para a forma de cristal mais estável.
Vale a pena notar que a forma cristalina mais estável tem maior solubilidade e a forma cristalina menos estável tem relativamente menos solubilidade. Isto afetará diretamente a taxa de absorção do corante e a porcentagem de absorção do corante.
(5) Tamanho das partículas
Geralmente, os corantes com partículas pequenas apresentam alta solubilidade e boa estabilidade de dispersão. Corantes com partículas grandes têm menor solubilidade e estabilidade de dispersão relativamente baixa.
Atualmente, o tamanho das partículas dos corantes dispersos domésticos é geralmente de 0,5 ~ 2,0 μm (Nota: o tamanho das partículas do tingimento por imersão requer 0,5 ~ 1,0 μm).